JP2509828B2 - 呼吸波測定装置 - Google Patents
呼吸波測定装置Info
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- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 10
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Medical Treatment And Welfare Office Work (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、心電図信号により呼吸
波、或は換気量を測定する呼吸波測定装置に関するもの
である。
波、或は換気量を測定する呼吸波測定装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】呼吸はその生理的活動によって他の生体
現象に影響を与え、例えば呼吸による体腔内の容積変化
は体腔内の内臓位置を変え、体外から見た生体の電気的
特性を変化させる。特に、心臓の心膜は横隔膜と接触し
ており、呼吸によって強い物理的影響を受ける。したが
って、心電図は呼吸によって振幅や基線が変動するが、
逆にこの変動から呼吸に関する情報を抽出できる可能性
がある。1985年、IEEEComputer Society発行のComputer
in Cardiology、１２巻、１１３〜１１６頁において、
ムーディ（MOODY)等により心臓の変移を心電図から求め
た平均電気軸で表すことにより、その方向の変化から一
回換気量を推定し得ることが提案されている。
現象に影響を与え、例えば呼吸による体腔内の容積変化
は体腔内の内臓位置を変え、体外から見た生体の電気的
特性を変化させる。特に、心臓の心膜は横隔膜と接触し
ており、呼吸によって強い物理的影響を受ける。したが
って、心電図は呼吸によって振幅や基線が変動するが、
逆にこの変動から呼吸に関する情報を抽出できる可能性
がある。1985年、IEEEComputer Society発行のComputer
in Cardiology、１２巻、１１３〜１１６頁において、
ムーディ（MOODY)等により心臓の変移を心電図から求め
た平均電気軸で表すことにより、その方向の変化から一
回換気量を推定し得ることが提案されている。
【０００３】図８は、この提案に基ずく呼吸波測定装置
の構成を示すもので、両手首及び左足に電極１、２、３
を装着することにより、第Ｉ〜第 III誘導を検出し、心
電計４から第Ｉ誘導の心電図信号及び３つの電極から得
られた電位の平均値と左足電極３から得られた電位であ
るａＶｆ誘導の心電図信号を出力させ、さらにＡ／Ｄコ
ンバータ５でディジタル化してパーソナルコンピュタ６
に供給している。
の構成を示すもので、両手首及び左足に電極１、２、３
を装着することにより、第Ｉ〜第 III誘導を検出し、心
電計４から第Ｉ誘導の心電図信号及び３つの電極から得
られた電位の平均値と左足電極３から得られた電位であ
るａＶｆ誘導の心電図信号を出力させ、さらにＡ／Ｄコ
ンバータ５でディジタル化してパーソナルコンピュタ６
に供給している。
【０００４】このパーソナルコンピュタでは、図５に示
すような第Ｉ誘導及びａＶｆ誘導のＱＲＳ波についてそ
れ自体周知の微分法により、ＱＲＳ波の最大及び最小時
点を先ず検出する。次いで、平均心ベクトルの横軸成分
となる第Ｉ誘導のＲ波振幅ＡR1及びＳ波振幅ＡS1並びに
縦軸成分となるａＶｆ誘導のＲ波振幅ＡR2及びＳ波振幅
ＡS2を検出する。そして、これらの２種類の振幅誘導の
振幅データを基に心拍ごとに平均電気軸の方向を示すθ
0 を下記の式に従い検出する。 θ0 ＝ｔａｎ-1｛（ＡR2＋ＡS2）／（ＡR1＋ＡS1）｝……（１） 続いて、各θ0 のプロットデータを結んで推定呼吸波曲
線を求め、そのＰ−Ｐ値（最大値及び最小値間振幅）か
ら一回換気量を測定する。
すような第Ｉ誘導及びａＶｆ誘導のＱＲＳ波についてそ
れ自体周知の微分法により、ＱＲＳ波の最大及び最小時
点を先ず検出する。次いで、平均心ベクトルの横軸成分
となる第Ｉ誘導のＲ波振幅ＡR1及びＳ波振幅ＡS1並びに
縦軸成分となるａＶｆ誘導のＲ波振幅ＡR2及びＳ波振幅
ＡS2を検出する。そして、これらの２種類の振幅誘導の
振幅データを基に心拍ごとに平均電気軸の方向を示すθ
0 を下記の式に従い検出する。 θ0 ＝ｔａｎ-1｛（ＡR2＋ＡS2）／（ＡR1＋ＡS1）｝……（１） 続いて、各θ0 のプロットデータを結んで推定呼吸波曲
線を求め、そのＰ−Ｐ値（最大値及び最小値間振幅）か
ら一回換気量を測定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このように
心電図信号を基にして、被検者の口に呼吸センサを装着
することなく呼吸波もしくは換気量曲線が得られること
を確認した上で、心電図信号により呼吸波、延いては換
気量をより高精度に測定し得る呼吸波測定装置を提供す
ることを目的とする。
心電図信号を基にして、被検者の口に呼吸センサを装着
することなく呼吸波もしくは換気量曲線が得られること
を確認した上で、心電図信号により呼吸波、延いては換
気量をより高精度に測定し得る呼吸波測定装置を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、図１に示すように、心ベクトルを検出し
得るように生体に装着される電極に誘導された誘導信号
を入力として、心ベクトルを規定し得る少なくとも２種
の対応する心電図信号を出力する心電図信号検出回路１
と、検出された２種の心電図信号中のＱＲＳ波から心ベ
クトルの横軸成分を構成するＲ波振幅ＡＲ１及びＳ波振
幅ＡＳ１並びに縦軸成分を構成するＲ波振幅ＡＲ２及び
Ｓ波振幅ＡＳ２を検出する心電図信号解析手段２と、検
出された振幅ＡＲ１、ＡＳ１、ＡＲ２、ＡＳ２の絶対値
を基に各心拍ごとに絶対和型電気軸の方向θを、θ＝ｔ
ａｎ−１｛（｜ＡＲ２｜＋｜ＡＳ２｜）／（｜ＡＲ１｜
＋｜ＡＳ１｜）｝により演算する演算手段３と、逐次演
算された各絶対和型電気軸の方向を示すデータを順に結
ぶ近似曲線を作成することにより、呼吸波曲線を発生す
る呼吸波形成手段４と、呼吸波曲線を表示もしくは記録
する出力手段５とを備えたことを特徴とする。呼吸の一
回換気量を数値で求めるには、呼吸波形成手段４で形成
された呼吸波曲線から一回換気量を算出する換気量演算
手段６を備えると共に、さらに呼吸波曲線を表示もしく
は記録する出力手段５に代えて又は併て換気量を数値表
示する出力手段７を設ける。
成するために、図１に示すように、心ベクトルを検出し
得るように生体に装着される電極に誘導された誘導信号
を入力として、心ベクトルを規定し得る少なくとも２種
の対応する心電図信号を出力する心電図信号検出回路１
と、検出された２種の心電図信号中のＱＲＳ波から心ベ
クトルの横軸成分を構成するＲ波振幅ＡＲ１及びＳ波振
幅ＡＳ１並びに縦軸成分を構成するＲ波振幅ＡＲ２及び
Ｓ波振幅ＡＳ２を検出する心電図信号解析手段２と、検
出された振幅ＡＲ１、ＡＳ１、ＡＲ２、ＡＳ２の絶対値
を基に各心拍ごとに絶対和型電気軸の方向θを、θ＝ｔ
ａｎ−１｛（｜ＡＲ２｜＋｜ＡＳ２｜）／（｜ＡＲ１｜
＋｜ＡＳ１｜）｝により演算する演算手段３と、逐次演
算された各絶対和型電気軸の方向を示すデータを順に結
ぶ近似曲線を作成することにより、呼吸波曲線を発生す
る呼吸波形成手段４と、呼吸波曲線を表示もしくは記録
する出力手段５とを備えたことを特徴とする。呼吸の一
回換気量を数値で求めるには、呼吸波形成手段４で形成
された呼吸波曲線から一回換気量を算出する換気量演算
手段６を備えると共に、さらに呼吸波曲線を表示もしく
は記録する出力手段５に代えて又は併て換気量を数値表
示する出力手段７を設ける。
【０００７】
【作用】心電図信号検出回路１は、心ベクトルの直交方
向の誘導又は直交軸に変換可能な所定角度の誘導の心電
図信号を出力する。心電図信号解析手段２は、心電図信
号中のＱＲＳ波から平均心ベクトルの横軸成分を構成す
るＲ波振幅ＡＲ１及びＳ波振幅ＡＳ１並びに縦軸成分を
構成するＲ波振幅ＡＲ２及びＳ波振幅ＡＳ２を検出す
る。演算手段３は、検出された振幅ＡＲ１、ＡＳ１、Ａ
Ｒ２、ＡＳ２の絶対値を基に各心拍ごとに下記の式によ
り絶対和型電気軸の方向θを演算する。θ＝ｔａｎ−１
｛（｜ＡＲ２｜＋｜ＡＳ２｜）／（｜ＡＲ１｜＋｜Ａ
Ｓ１｜）｝……（２） 呼吸波形成手段４は演算された
各θを結ぶ近似変化曲線を作成し、出力手段５に呼吸波
曲線を表示もしくは記録させる。
向の誘導又は直交軸に変換可能な所定角度の誘導の心電
図信号を出力する。心電図信号解析手段２は、心電図信
号中のＱＲＳ波から平均心ベクトルの横軸成分を構成す
るＲ波振幅ＡＲ１及びＳ波振幅ＡＳ１並びに縦軸成分を
構成するＲ波振幅ＡＲ２及びＳ波振幅ＡＳ２を検出す
る。演算手段３は、検出された振幅ＡＲ１、ＡＳ１、Ａ
Ｒ２、ＡＳ２の絶対値を基に各心拍ごとに下記の式によ
り絶対和型電気軸の方向θを演算する。θ＝ｔａｎ−１
｛（｜ＡＲ２｜＋｜ＡＳ２｜）／（｜ＡＲ１｜＋｜Ａ
Ｓ１｜）｝……（２） 呼吸波形成手段４は演算された
各θを結ぶ近似変化曲線を作成し、出力手段５に呼吸波
曲線を表示もしくは記録させる。
【０００８】
【実施例】図２は本発明の一実施例による呼吸波測定装
置の構成を示す。同図において、１８は前述したように
電極１〜３で検出された誘導電位を入力とする心電計で
あり、第Ｉ誘導及びａＶｆ誘導を含めて種々の心電図信
号を出力する。２０はＣＰＵであり、ＲＯＭ２１、ＲＡ
Ｍ２２及びＩ／Ｏボート２３等が付属することにより、
前述の心電図信号解析手段、演算手段及び呼吸波形成手
段を構成する。Ｉ／Ｏボート２３には、呼吸波を表示す
るブラウン管表示装置２４、モの記録を行うプリンタ２
５及び一回換気量を数値表示する数値表示器２６が接続
している。
置の構成を示す。同図において、１８は前述したように
電極１〜３で検出された誘導電位を入力とする心電計で
あり、第Ｉ誘導及びａＶｆ誘導を含めて種々の心電図信
号を出力する。２０はＣＰＵであり、ＲＯＭ２１、ＲＡ
Ｍ２２及びＩ／Ｏボート２３等が付属することにより、
前述の心電図信号解析手段、演算手段及び呼吸波形成手
段を構成する。Ｉ／Ｏボート２３には、呼吸波を表示す
るブラウン管表示装置２４、モの記録を行うプリンタ２
５及び一回換気量を数値表示する数値表示器２６が接続
している。
【０００９】ＣＰＵ２０は、Ａ／Ｄコンバータ１９でデ
ィジタル化された第Ｉ誘導及びａＶｆ誘導の心電図信号
を取込んで、それ自体周知の微分法により、先ずそれぞ
れのＱＲＳ波の最大及び最小時点を検出する。次いで、
心ベクトルの横軸成分となる第Ｉ誘導のＲ波振幅ＡＲ１
及びＳ波振幅ＡＳ１を検出し、さらに縦軸成分となるａ
Ｖｆ誘導のＲ波振幅ＡＲ２及びＳ波振幅ＡＳ２を検出す
る。続いて、各心拍ごとに検出された振幅ＡＲ１、Ａ
Ｓ１、ＡＲ２、ＡＳ２を基に前述の式（２）により、所
謂代数和による平均電気軸方向θ０に倣って絶対和によ
る電気軸θを検出する。さらに、心拍ごとに演算された
各θのプロットデータを基に例えば３次スプライン補間
法により近似の呼吸波曲線を作成する。さらにまた、測
定された呼吸波曲線を基にそのＰ−Ｐ値を求め、予め呼
吸センサにより測定した換気量を基に決定した換算係数
を乗算することにより、実際の一回換気量を算出する。
ィジタル化された第Ｉ誘導及びａＶｆ誘導の心電図信号
を取込んで、それ自体周知の微分法により、先ずそれぞ
れのＱＲＳ波の最大及び最小時点を検出する。次いで、
心ベクトルの横軸成分となる第Ｉ誘導のＲ波振幅ＡＲ１
及びＳ波振幅ＡＳ１を検出し、さらに縦軸成分となるａ
Ｖｆ誘導のＲ波振幅ＡＲ２及びＳ波振幅ＡＳ２を検出す
る。続いて、各心拍ごとに検出された振幅ＡＲ１、Ａ
Ｓ１、ＡＲ２、ＡＳ２を基に前述の式（２）により、所
謂代数和による平均電気軸方向θ０に倣って絶対和によ
る電気軸θを検出する。さらに、心拍ごとに演算された
各θのプロットデータを基に例えば３次スプライン補間
法により近似の呼吸波曲線を作成する。さらにまた、測
定された呼吸波曲線を基にそのＰ−Ｐ値を求め、予め呼
吸センサにより測定した換気量を基に決定した換算係数
を乗算することにより、実際の一回換気量を算出する。
【００１０】このように構成された呼吸波測定装置の動
作を説明する。各電極から得られた誘導電位は心電計１
８に供給され、ＣＰＵ２０にはＩ／Ｏポート２３を通し
てディジタル化された心電図信号ａ（図３）が供給され
る。これにより、各心拍ごとに第Ｉ誘導のＲ波振幅ＡR1
及びＳ波振幅ＡS1並びにａＶｆ誘導のＲ波振幅ＡR2及び
Ｓ波振幅ＡS2を検出して、θを算出する。つまり、図４
Ａに示すように、各心拍ごとに２種の誘導の心電図信号
の合成で形成される心ベクトルループＬに外接する長方
形Ｒの対角線Ｄの横軸に対する角度として求められる。
因に、図４Ｂは式（１）による従来の代数和を同様なベ
クトルループで示したものである。
作を説明する。各電極から得られた誘導電位は心電計１
８に供給され、ＣＰＵ２０にはＩ／Ｏポート２３を通し
てディジタル化された心電図信号ａ（図３）が供給され
る。これにより、各心拍ごとに第Ｉ誘導のＲ波振幅ＡR1
及びＳ波振幅ＡS1並びにａＶｆ誘導のＲ波振幅ＡR2及び
Ｓ波振幅ＡS2を検出して、θを算出する。つまり、図４
Ａに示すように、各心拍ごとに２種の誘導の心電図信号
の合成で形成される心ベクトルループＬに外接する長方
形Ｒの対角線Ｄの横軸に対する角度として求められる。
因に、図４Ｂは式（１）による従来の代数和を同様なベ
クトルループで示したものである。
【００１１】続いて、逐次算出されるプロットデータθ
を基に３次スプライン補間法により呼吸波曲線ｂ（図
３）を作成すると共に、換気量を算出する。これによ
り、呼吸波曲線が通常の心電図信号と共にブラウン管表
示装置２４に表示され、またプリンタ２５にプリントア
ウトされると共に、数値表示器２６には一回換気量が呼
吸周期ごとに数値表示される。
を基に３次スプライン補間法により呼吸波曲線ｂ（図
３）を作成すると共に、換気量を算出する。これによ
り、呼吸波曲線が通常の心電図信号と共にブラウン管表
示装置２４に表示され、またプリンタ２５にプリントア
ウトされると共に、数値表示器２６には一回換気量が呼
吸周期ごとに数値表示される。
【００１２】図６はこのような絶対和方式の装置と従来
の代数和方式の装置による試験例を示すもので、一回換
気量０〜３リットルに対する電気軸の方向を示す角度の
変化データを７０ポイント程度プロットした場合を示
す。表１はこのような試験をさらに４人について行い、
それぞれの相関係数を求めたもので、従来の代数和方式
に比べて高精度に呼吸波が検出されることが確認され
た。
の代数和方式の装置による試験例を示すもので、一回換
気量０〜３リットルに対する電気軸の方向を示す角度の
変化データを７０ポイント程度プロットした場合を示
す。表１はこのような試験をさらに４人について行い、
それぞれの相関係数を求めたもので、従来の代数和方式
に比べて高精度に呼吸波が検出されることが確認され
た。
【００１３】
【表１】
【００１４】尚、前述のａＶｆ誘導を導出することな
く、第Ｉ及び第 III誘導により換気量を測定する場合、
第Ｉ誘導に対する直交方向成分ＡTを図７に示す幾何学
関係を基に下記の式より第Ｉ及び第 III誘導のＱＲＳ波
信号から演算する。 ＡT ＝｜Ａ1 ｜／ｔａｎ６０°＋｜Ａ3 ｜／ｓｉｎ６０° つまり、この変換式により、先ず直交方向成分のＲ波振
幅ＡR2及びＳ波振幅ＡS2をそれぞれ検出する。そして、
横軸成分となる第Ｉ誘導のＲ波振幅ＡR1及びＳ波振幅Ａ
S1と共に、前述の式（２）に従い、θを検出する。さら
に、胸部に配列した電極の誘導によっても、心ベクトル
を検出し得る電極配置を条件として測定可能である。特
に、直交軸への変換を不要とするためには、４個の電極
を心臓を中心に縦横に十字形に胸部へ配列することも考
えられる。横方向の電極配列は必ずしも水平でなくても
よい。本発明は心電計に付属させたり、或は専用装置と
して実施可能である。
く、第Ｉ及び第 III誘導により換気量を測定する場合、
第Ｉ誘導に対する直交方向成分ＡTを図７に示す幾何学
関係を基に下記の式より第Ｉ及び第 III誘導のＱＲＳ波
信号から演算する。 ＡT ＝｜Ａ1 ｜／ｔａｎ６０°＋｜Ａ3 ｜／ｓｉｎ６０° つまり、この変換式により、先ず直交方向成分のＲ波振
幅ＡR2及びＳ波振幅ＡS2をそれぞれ検出する。そして、
横軸成分となる第Ｉ誘導のＲ波振幅ＡR1及びＳ波振幅Ａ
S1と共に、前述の式（２）に従い、θを検出する。さら
に、胸部に配列した電極の誘導によっても、心ベクトル
を検出し得る電極配置を条件として測定可能である。特
に、直交軸への変換を不要とするためには、４個の電極
を心臓を中心に縦横に十字形に胸部へ配列することも考
えられる。横方向の電極配列は必ずしも水平でなくても
よい。本発明は心電計に付属させたり、或は専用装置と
して実施可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上、本発明によれば、絶対和型の電気
軸を基に心電図信号により、呼吸波曲線がより忠実に検
出可能となる。これにより、換気量が高精度に検出可能
となる。
軸を基に心電図信号により、呼吸波曲線がより忠実に検
出可能となる。これにより、換気量が高精度に検出可能
となる。
【図１】本発明による呼吸波測定装置の構成を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明の一実施例による呼吸波測定装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図３】同実施例装置の動作波形を示す図である。
【図４】心ベクトルループ及び電気軸の関係を示すもの
で、同図Ａは同実施例による図及び同図Ｂは従来の図で
ある。
で、同図Ａは同実施例による図及び同図Ｂは従来の図で
ある。
【図５】心電図でのＱＲＳ波形の振幅関係を説明する図
である。
である。
【図６】呼吸波測定装置の試験例を示すもので、同図Ａ
は同実施例の絶対和方式、同図Ｂは従来の代数和方式で
ある。
は同実施例の絶対和方式、同図Ｂは従来の代数和方式で
ある。
【図７】別の実施例による呼吸波測定装置の動作を説明
する図である。
する図である。
【図８】パーソナルコンピュータを利用した呼吸波測定
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
１、２、３ 電極
Claims (2)
- 【請求項１】 心ベクトルを検出し得るように生体に装
着される電極に誘導された誘導信号を入力として、心ベ
クトルを規定し得る少なくとも２種の対応する心電図信
号を出力する心電図信号検出回路と、 検出された２種の心電図信号中のＱＲＳ波から心ベクト
ルの横軸成分を構成するＲ波振幅ＡR1及びＳ波振幅ＡS1
並びに縦軸成分を構成するＲ波振幅ＡR2及びＳ波振幅Ａ
S2を検出する心電図信号解析手段と、 検出された振幅ＡR1、ＡS1、ＡR2、ＡS2の絶対値を基に
各心拍ごとに絶対和型電気軸の方向θを、 θ＝ｔａｎ-1｛（｜ＡR2｜＋｜ＡS2｜）／（｜ＡR1｜＋
｜ＡS1｜）｝により演算する演算手段と、 経時的に演算された各絶対和型電気軸の方向のデータを
順に結ぶ近似曲線を作成することにより呼吸波曲線を形
成する呼吸波形成手段と、 呼吸波曲線を表示もしくは記録する出力手段とを備えた
ことを特徴とする呼吸波測定装置。 - 【請求項２】 呼吸波形成手段で形成された呼吸波曲線
から一回換気量を算出する換気量演算手段を備えると共
に、さらに呼吸波曲線を表示もしくは記録する出力手段
に代えて又は併て一回換気量を数値表示する出力手段と
を備えたことを特徴とする請求項１の呼吸波測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16204391A JP2509828B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | 呼吸波測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16204391A JP2509828B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | 呼吸波測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04361739A JPH04361739A (ja) | 1992-12-15 |
| JP2509828B2 true JP2509828B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=15747007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16204391A Expired - Fee Related JP2509828B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | 呼吸波測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2509828B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6413397B2 (ja) * | 2014-06-30 | 2018-10-31 | Tdk株式会社 | 呼吸状態推定装置、呼吸状態推定方法及びプログラム |
| TW201617026A (zh) * | 2014-11-11 | 2016-05-16 | 金寶電子工業股份有限公司 | 呼吸相關訊號量測系統及其量測方法 |
| CN106073766B (zh) * | 2016-05-30 | 2019-05-17 | 漫迪医疗仪器（上海）有限公司 | Qrs数据波识别方法、***及具有该***的服务器 |
| WO2018163447A1 (ja) * | 2017-03-08 | 2018-09-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 呼吸状態推定装置、呼吸状態推定方法、及び、プログラム記録媒体 |
| CN111603166A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-01 | 河南华南医电科技有限公司 | 一种基于心电向量图的呼吸信号检测方法 |
-
1991
- 1991-06-06 JP JP16204391A patent/JP2509828B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04361739A (ja) | 1992-12-15 |
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